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《污水處理節能降耗問答》內容簡介：污水處理節能降耗問答張志峰孟少卿編污水處理廠建得起用不起是當前污水處理中的一個突出矛盾，其中的一個主要原因是運行費用高，能耗大。《污水處理節能降耗問答》圍繞污水處理廠的建設和運行，分別從能源審計和節能潛力分析、污水處理廠的常用設備如電機和變壓器、水泵和輸送管路、曝氣系統、污泥處理、設計和運行管理等多個側面，以一問一答的形式介紹了污水處理廠的節能基本概念、節能原理、方法和步驟。所設問題來源于污水處理實踐所常見，回答盡快簡明務實，對實現污水處理廠的節能降耗、高效運行有一定指導意義。
目次
第一章 基本概念1
1 什么是“能”?1
2 什么是一次能源、二次能源和耗能工質?2
3 什么是節能和能效?3
4 為什么要在污水處理廠推行節能降耗減排活動?5
5 污水處理廠開展節能降耗活動的方式和內容有哪些?7
6 什么是“減排”?在污水處理廠開展“減排”的內容有哪些?9
7 在污水處理廠推行節能降耗與減排(溫室氣體)有什么關系?10
8 污水處理廠開展節能降耗活動的步驟有哪些?10
9 推行節能降耗項目需要進行哪些方面的技術可行性分析?13
10 推行節能降耗項目需要進行哪些方面的經濟可行性分析?14
11 推行節能降耗需要克服哪些困難?16
12 污水處理廠節能降耗可獲得哪些政策和法律法規方面的支持?18
13 污水處理廠在開展節能降耗活動時可采用哪些技術手段?19
14 污水處理廠在開展節能降耗活動時可采用哪些管理措施?21
15 什么是比能耗和綜合能耗?22
16 水質指標COD與一些內能指標的關系是怎樣的?24
17 什么是能源利用率和回收率?25
18 什么是熱電聯產和燃料電池?26
19 污水處理廠有哪些能耗指標?28
20 怎樣認識傳統的污水處理是一個高能耗行業?29
21 污水處理廠如何開展節水工作?30
22 什么是重點用能單位和主要用能設備?31
23 如何判斷某污水處理廠是否為重點用能單位?32
第二章 能源審計和節能潛力分析34
24 能源審計的內容和基本原理有哪些?34
25 污水處理廠如何進行能源審計?36
26 污水處理廠的能耗如何劃分?39
27 污水處理廠有哪些潛在可用能源?41
28 污水處理廠的電耗在時空上大致是怎樣分布的?43
29 污水處理廠為什么會出現夜間用電量偏少的現象?45
第三章 供電線路和電能質量47
30 電能質量包括哪些內容?如何提高電能質量實現節能?47
31 電氣系統節能在設計時應注意哪些方面?50
32 如何通過提高功率因數實現節能?53
33 當前電力方面有哪些實用節能技術?54
第四章 變壓器和電機56
34 變壓器的節能管理應注意哪些方面?56
35 電機的能量損耗包括哪些方面?58
36 電機的節能管理應注意哪些方面?59
37 如何判斷電機設備處于高效工作區?61
38 什么是高效電機?64
39 高效電機的節能效果如何計算?65
第五章 水泵和水力輸送66
40 污水處理中的輸送能耗如何計算？如何降低這部分能耗?66
41 污水管網的漏水量和浪費的能量如何計算?67
42 污水處理廠在泵的管理上有哪些影響效率的現象?68
43 水泵的能量損失包括哪些方面?69
44 如何選擇高效節能的水泵?70
45 水泵葉輪切割對節能有什么影響?73
46 變頻調速是如何實現節能的?77
47 水泵變頻調速運行相對于閥門節流的節能效果如何計算?79
48 循環(冷卻)水泵如何節電?81
49 在對水泵變頻調速時應注意什么?82
第六章 鼓風機和供風管網85
50 羅茨鼓風機的工作原理是怎樣的?85
51 離心鼓風機的工作原理是怎樣的?87
52 鼓風機的能量損失包括哪些方面?89
53 鼓風機節能管理中有哪些節能措施?90
54 如何選擇高效節能的鼓風機?95
55 供風系統的漏氣量和浪費的能量應如何計算?97
56 鼓風機冷卻塔如何運行才節能?98
57 鼓風機冷卻水系統如何進行節能降耗?100
第七章 曝氣系統103
58 如何估算曝氣系統的節能潛力?可從哪些方面實現節能目標?103
59 微孔曝氣系統在運行管理上應注意哪些方面的節能?105
60 設計過程中如何考慮曝氣系統的節能?107
61 如何選擇高效的曝氣器?110
62 如何通過提高傳質推動力(C*-C)實現節能?111
63 如何提高污水的氧傳質系數Kla以實現節能?112
64 低溶解氧污泥微膨脹的節能原理是什么?114
65 曝氣自動控制的節能原理是什么?116
第八章 污泥處理119
66污泥處理如何節能?119
67 污泥濃縮過程中如何節能?120
68 污泥在消化過程中如何節能?122
69 污泥脫水過程中如何節能降耗?123
70 如何降低在污泥調質中絮凝劑PAM的消耗量?124
第九章 工藝參數控制126
71 如何通過優化泥齡并實現節能降耗?126
72 適當降低曝氣池溶解氧如何實現節能的目的?127
73 如何通過合理回流提高節能效果?131
第十章 節能新工藝132
74 污水處理有哪些常用工藝?其節能特點各是什么?132
75 厭氧氨氧化工藝是如何節能的?134
76 水解工藝是如何節能的?135
77 活性污泥法的多種變形工藝是如何節能的?136
78 怎樣認識厭氧工藝是一種節能工藝?其應用受到哪些制約?137
79 什么是短程反硝化和同步硝化反硝化工藝?它是如何實現節能的?143
80 深井曝氣的節能原理是什么?144
81 純氧曝氣法是否為一種節能工藝?145
82 膜生物反應器是否為一種節能工藝?146
83 什么是可持續污水/廢物處?技術?主要包括哪些前沿技術?147
第十一章 污水處理設備節能149
84 閥門的節能原理是怎樣的?149
85 如何從節能的角度選擇合適的流量調節閥?152
86 潛水攪拌器如何運行管理能夠節能?156
87 如何選擇高效節能的吸刮泥機(濃縮機)?157
88 如何選擇高效率的帶壓機?158
89 如何選擇高效率的推流式潛水攪拌機?159
90 如何選擇高效率的離心脫水機?160
91 污水處理工藝設備最近有哪些先進技術?161
第十二章 設施設備的節能管理164
92 對設施設備的日常保養如何影響節能降耗?164
93 生產異常如何影響到能耗的變化?168
94 污水處理廠如何隨著季節的變化做好節能降耗工作?169
95 什么是自動控制?在污水處理廠應用自動控制有什么必要和優點?170
96 如何通過QC小組活動開展節能降耗?172
97 如何通過加強設備管理等節能降耗?173
98 如何利用電價政策實現節能降耗目標?174
99 如何通過減少最大需電量來節能降耗?177
100 如何通過精細化操作實現節能降耗?178
101 如何通過加強材料管理實現節能降耗?181
102 格柵間如何節能?184
103 沉砂池如何節能?185
104 調節池如何節能?186
105 提升泵房如何節能?187
106 初次沉淀池如何節能?189
107 如何加強對曝氣池的維護以達到節能目的?190
108 二次沉淀池如何節能?191
109 如何降低混凝劑的消耗?192
110 污水廠運行管理中還有哪些節能措施?193
111 污水處理廠建設階段有哪些節能措施?194
112 污水處理廠在升級改造時如何體現節能原則?196
113 什么是生命周期分析?如何利用這種方法來評價節能效果?197
114 為什么說節能降耗也要采取優化控制?199
第十三章 物料和能量的回收200
115 污水處理廠在物料和能量回收方面主要有哪些做法?200
116 為什么要在污水處理廠的節能活動中大力推廣污水的再生利用?201
117 利用熱泵回收污水中的低品味熱值的原理是什么?202
118 回收污水中磷元素的原理和工藝有哪些?203
第十四章 通過對污水處理系統的控制實現節能降耗206
119 污水廠水質如何通過在線監測實現節能?206
120 曝氣控制通過加入先進控制方法如何實現節能?207
121 加藥控制如何實現節能?209
122 污泥脫水控制如何實現節能?210
123 污泥回流、排放量控制如何實現節能?211
124 實時故障診斷控制如何實現節能?214
125 實時數據采集及在線數據挖掘如何實現節能?216
126 全廠綜合控制如何實現節能?217
127 智能執行機構如何實現節能?219
128 工藝參數優化控制如何實現節能?220
129 通過工控機、PLC等技術如何實現節能?221
130 如何通過智能儀表實現節能?221
參考文獻223
1 什么是“能”?1
2 什么是一次能源、二次能源和耗能工質?2
3 什么是節能和能效?3
4 為什么要在污水處理廠推行節能降耗減排活動?5
5 污水處理廠開展節能降耗活動的方式和內容有哪些?7
6 什么是“減排”?在污水處理廠開展“減排”的內容有哪些?9
7 在污水處理廠推行節能降耗與減排(溫室氣體)有什么關系?10
8 污水處理廠開展節能降耗活動的步驟有哪些?10
9 推行節能降耗項目需要進行哪些方面的技術可行性分析?13
10 推行節能降耗項目需要進行哪些方面的經濟可行性分析?14
11 推行節能降耗需要克服哪些困難?16
12 污水處理廠節能降耗可獲得哪些政策和法律法規方面的支持?18
13 污水處理廠在開展節能降耗活動時可采用哪些技術手段?19
14 污水處理廠在開展節能降耗活動時可采用哪些管理措施?21
15 什么是比能耗和綜合能耗?22
16 水質指標COD與一些內能指標的關系是怎樣的?24
17 什么是能源利用率和回收率?25
18 什么是熱電聯產和燃料電池?26
19 污水處理廠有哪些能耗指標?28
20 怎樣認識傳統的污水處理是一個高能耗行業?29
21 污水處理廠如何開展節水工作?30
22 什么是重點用能單位和主要用能設備?31
23 如何判斷某污水處理廠是否為重點用能單位?32
第二章 能源審計和節能潛力分析34
24 能源審計的內容和基本原理有哪些?34
25 污水處理廠如何進行能源審計?36
26 污水處理廠的能耗如何劃分?39
27 污水處理廠有哪些潛在可用能源?41
28 污水處理廠的電耗在時空上大致是怎樣分布的?43
29 污水處理廠為什么會出現夜間用電量偏少的現象?45
第三章 供電線路和電能質量47
30 電能質量包括哪些內容?如何提高電能質量實現節能?47
31 電氣系統節能在設計時應注意哪些方面?50
32 如何通過提高功率因數實現節能?53
33 當前電力方面有哪些實用節能技術?54
第四章 變壓器和電機56
34 變壓器的節能管理應注意哪些方面?56
35 電機的能量損耗包括哪些方面?58
36 電機的節能管理應注意哪些方面?59
37 如何判斷電機設備處于高效工作區?61
38 什么是高效電機?64
39 高效電機的節能效果如何計算?65
第五章 水泵和水力輸送66
40 污水處理中的輸送能耗如何計算？如何降低這部分能耗?66
41 污水管網的漏水量和浪費的能量如何計算?67
42 污水處理廠在泵的管理上有哪些影響效率的現象?68
43 水泵的能量損失包括哪些方面?69
44 如何選擇高效節能的水泵?70
45 水泵葉輪切割對節能有什么影響?73
46 變頻調速是如何實現節能的?77
47 水泵變頻調速運行相對于閥門節流的節能效果如何計算?79
48 循環(冷卻)水泵如何節電?81
49 在對水泵變頻調速時應注意什么?82
第六章 鼓風機和供風管網85
50 羅茨鼓風機的工作原理是怎樣的?85
51 離心鼓風機的工作原理是怎樣的?87
52 鼓風機的能量損失包括哪些方面?89
53 鼓風機節能管理中有哪些節能措施?90
54 如何選擇高效節能的鼓風機?95
55 供風系統的漏氣量和浪費的能量應如何計算?97
56 鼓風機冷卻塔如何運行才節能?98
57 鼓風機冷卻水系統如何進行節能降耗?100
第七章 曝氣系統103
58 如何估算曝氣系統的節能潛力?可從哪些方面實現節能目標?103
59 微孔曝氣系統在運行管理上應注意哪些方面的節能?105
60 設計過程中如何考慮曝氣系統的節能?107
61 如何選擇高效的曝氣器?110
62 如何通過提高傳質推動力(C*-C)實現節能?111
63 如何提高污水的氧傳質系數Kla以實現節能?112
64 低溶解氧污泥微膨脹的節能原理是什么?114
65 曝氣自動控制的節能原理是什么?116
第八章 污泥處理119
66污泥處理如何節能?119
67 污泥濃縮過程中如何節能?120
68 污泥在消化過程中如何節能?122
69 污泥脫水過程中如何節能降耗?123
70 如何降低在污泥調質中絮凝劑PAM的消耗量?124
第九章 工藝參數控制126
71 如何通過優化泥齡并實現節能降耗?126
72 適當降低曝氣池溶解氧如何實現節能的目的?127
73 如何通過合理回流提高節能效果?131
第十章 節能新工藝132
74 污水處理有哪些常用工藝?其節能特點各是什么?132
75 厭氧氨氧化工藝是如何節能的?134
76 水解工藝是如何節能的?135
77 活性污泥法的多種變形工藝是如何節能的?136
78 怎樣認識厭氧工藝是一種節能工藝?其應用受到哪些制約?137
79 什么是短程反硝化和同步硝化反硝化工藝?它是如何實現節能的?143
80 深井曝氣的節能原理是什么?144
81 純氧曝氣法是否為一種節能工藝?145
82 膜生物反應器是否為一種節能工藝?146
83 什么是可持續污水/廢物處?技術?主要包括哪些前沿技術?147
第十一章 污水處理設備節能149
84 閥門的節能原理是怎樣的?149
85 如何從節能的角度選擇合適的流量調節閥?152
86 潛水攪拌器如何運行管理能夠節能?156
87 如何選擇高效節能的吸刮泥機(濃縮機)?157
88 如何選擇高效率的帶壓機?158
89 如何選擇高效率的推流式潛水攪拌機?159
90 如何選擇高效率的離心脫水機?160
91 污水處理工藝設備最近有哪些先進技術?161
第十二章 設施設備的節能管理164
92 對設施設備的日常保養如何影響節能降耗?164
93 生產異常如何影響到能耗的變化?168
94 污水處理廠如何隨著季節的變化做好節能降耗工作?169
95 什么是自動控制?在污水處理廠應用自動控制有什么必要和優點?170
96 如何通過QC小組活動開展節能降耗?172
97 如何通過加強設備管理等節能降耗?173
98 如何利用電價政策實現節能降耗目標?174
99 如何通過減少最大需電量來節能降耗?177
100 如何通過精細化操作實現節能降耗?178
101 如何通過加強材料管理實現節能降耗?181
102 格柵間如何節能?184
103 沉砂池如何節能?185
104 調節池如何節能?186
105 提升泵房如何節能?187
106 初次沉淀池如何節能?189
107 如何加強對曝氣池的維護以達到節能目的?190
108 二次沉淀池如何節能?191
109 如何降低混凝劑的消耗?192
110 污水廠運行管理中還有哪些節能措施?193
111 污水處理廠建設階段有哪些節能措施?194
112 污水處理廠在升級改造時如何體現節能原則?196
113 什么是生命周期分析?如何利用這種方法來評價節能效果?197
114 為什么說節能降耗也要采取優化控制?199
第十三章 物料和能量的回收200
115 污水處理廠在物料和能量回收方面主要有哪些做法?200
116 為什么要在污水處理廠的節能活動中大力推廣污水的再生利用?201
117 利用熱泵回收污水中的低品味熱值的原理是什么?202
118 回收污水中磷元素的原理和工藝有哪些?203
第十四章 通過對污水處理系統的控制實現節能降耗206
119 污水廠水質如何通過在線監測實現節能?206
120 曝氣控制通過加入先進控制方法如何實現節能?207
121 加藥控制如何實現節能?209
122 污泥脫水控制如何實現節能?210
123 污泥回流、排放量控制如何實現節能?211
124 實時故障診斷控制如何實現節能?214
125 實時數據采集及在線數據挖掘如何實現節能?216
126 全廠綜合控制如何實現節能?217
127 智能執行機構如何實現節能?219
128 工藝參數優化控制如何實現節能?220
129 通過工控機、PLC等技術如何實現節能?221
130 如何通過智能儀表實現節能?221
參考文獻223
序言
進入21世紀，能源緊缺、環境污染、氣候變暖等問題受到全世界的普遍關注，成為個人、企、事業單位和政府共同面對的挑戰。水資源的短缺和水體環境的污染已是不爭的事實，并已影響到整個社會的可持續發展。為解決這一問題，建造大量的工業和城市污水處理廠被認為是有效途徑。近十年來，我國污水處理設施的建設飛速增長，據國家住房和城鄉建設部通報，截至2010年6月底，全國累計建成城鎮污水處理廠2389座，污水處理能力達到115億立方米/天,這還不包括大量的工業污水處理廠。
大量污水處理廠的興建，使得污水處理的費用增大。在發達國家，如美國，水和污水處理能耗達到市政公用事業用能的1/3，占總能耗的3%，全年耗電量達約560億千瓦·時，這其中2/3以上的能耗和費用是用于污水處理。在我國，雖然遠未達到這一數字(2006年污水處理所占能耗約05%，現已增長到約1%)，但隨著污水處理率的提高，污水處理所占的能耗也必將越來越大。
由于污水處理所占能耗大，造成運行成本高，加重了社會公眾的負擔；污水處理的高能耗、高成本，也是很多地方的污水處理廠“建得起，用不起”或者長期閑置，或開開停停，運轉不正常的重要原因。而且，由于資源和能源的有限性，在污水處理方面多占用了能源，必將影響其它行業的發展。一方面需要建設大量的污水處理設施來解決環境污染問題，一方面是國內大量的污水處理廠不能充分發揮其作用，造成了資金和設施的浪費。此外，隨著污水處理市場的開放，國內的污水處理行業成為跨國公司競相爭奪的市場，出現了BOT、TOT等建設經營方式，而成本的高低決定了企業效益的好壞，高能耗的企業將難以生存發展。因此，欲使污水處理單位走出困境，只有提高效率，降低能耗，節省費用，才有可能在完成污水處理廠使命的同時，保證其生存和可持續發展。
“十一五”以來，我國出臺了一系列的政策，推動節能降耗工作的進行，取得了很大的成績。但是，據報道，“十一五”前三年各行業的節能成效卻并不盡如人意。2009年底國家能源局發布的《能源發展“十一五”規劃中期評估報告》指出：“十一五”規劃綱要提出到2010年單位GDP能耗比2005年降低20%的目標，從前三年的實際情況來看，能耗降幅總體呈現逐年加大的良好勢頭，但均小于436%的年預期目標，三年累計降幅為97%，僅完成規劃指標的485%，節能降耗工作任重而道遠。
目前，雖然節能降耗的理念已深入到各行各業，但在污水處理領域，還需要根據污水處理的性質特點，對污水處理廠的管理人員、操作人員、技術咨詢人員、設計和維護人員加強節能基礎知識普及，并進行專業性的指導。
大量污水處理廠的興建，使得污水處理的費用增大。在發達國家，如美國，水和污水處理能耗達到市政公用事業用能的1/3，占總能耗的3%，全年耗電量達約560億千瓦·時，這其中2/3以上的能耗和費用是用于污水處理。在我國，雖然遠未達到這一數字(2006年污水處理所占能耗約05%，現已增長到約1%)，但隨著污水處理率的提高，污水處理所占的能耗也必將越來越大。
由于污水處理所占能耗大，造成運行成本高，加重了社會公眾的負擔；污水處理的高能耗、高成本，也是很多地方的污水處理廠“建得起，用不起”或者長期閑置，或開開停停，運轉不正常的重要原因。而且，由于資源和能源的有限性，在污水處理方面多占用了能源，必將影響其它行業的發展。一方面需要建設大量的污水處理設施來解決環境污染問題，一方面是國內大量的污水處理廠不能充分發揮其作用，造成了資金和設施的浪費。此外，隨著污水處理市場的開放，國內的污水處理行業成為跨國公司競相爭奪的市場，出現了BOT、TOT等建設經營方式，而成本的高低決定了企業效益的好壞，高能耗的企業將難以生存發展。因此，欲使污水處理單位走出困境，只有提高效率，降低能耗，節省費用，才有可能在完成污水處理廠使命的同時，保證其生存和可持續發展。
“十一五”以來，我國出臺了一系列的政策，推動節能降耗工作的進行，取得了很大的成績。但是，據報道，“十一五”前三年各行業的節能成效卻并不盡如人意。2009年底國家能源局發布的《能源發展“十一五”規劃中期評估報告》指出：“十一五”規劃綱要提出到2010年單位GDP能耗比2005年降低20%的目標，從前三年的實際情況來看，能耗降幅總體呈現逐年加大的良好勢頭，但均小于436%的年預期目標，三年累計降幅為97%，僅完成規劃指標的485%，節能降耗工作任重而道遠。
目前，雖然節能降耗的理念已深入到各行各業，但在污水處理領域，還需要根據污水處理的性質特點，對污水處理廠的管理人員、操作人員、技術咨詢人員、設計和維護人員加強節能基礎知識普及，并進行專業性的指導。
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